고구려가 중국의 수⋅당군과 치열한 전쟁을 계속하고 있는 동안, 백제는 신라를 자주 공격하였다. 의자왕이 즉위하면서부터 싸움이 보다 격렬해져 신라의 대야성을 비롯한 40여 개의 성을 빼앗았고, 신라에서 당으로 가는 교통로를 끊기 위해 고구려와 함께 당항성을 공격하였다.
위기에 처한 신라는 앞서 고구려의 힘을 빌리고자 하였으나 실패하고, 당에 구원을 청하였다. 김춘추는 당으로 건너가 나⋅당 간의 동맹을 맺고 백제와 고구려를 멸망시킨 다음, 대동강 이북의 땅을 당에 넘겨주겠다는 비밀 약속을 하였다.
김유신이 이끈 신라군과 소정방이 이끈 당군은 먼저 백제를 공격하였다. 신라군은 황산벌에서 계백의 결사적인 저항을 물리치고 당군과 함께 사비성을 함락하였다(660).
백제를 멸망시킨 후, 신라와 당은 고구려에 대한 공격을 시작하였다. 당군은 평양성을 공격하였으나, 고구려는 이를 잘 방어하였다. 그러나 고구려는 계속된 전쟁으로 국력이 약해진데다가, 대막리지 연개소문이 죽자 지도층 안에서 권력다툼이 벌어졌다. 이 기회를 틈타 나⋅당 연합군은 평양성을 함락하고, 고구려를 멸망시켰다(668). 한편, 백제와 고구려의 유민들은 부흥 운동을 치열하게 전개하였다.